Wetenschappers van het Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology IWS in Dresden hebben een verbindingspistool ontwikkeld dat binnen enkele seconden een verbinding maakt tussen metaal en thermoplastische materialen. Dit pistool is modulair opgebouwd en kan eenvoudig in het productieproces worden geïntegreerd, bijvoorbeeld door montage op een robotarm in plaats van een puntlaspistool. Bij de preview voorafgaand aan de Hannover Messe op 24 januari, 2019 op het beursterrein in Hal 19, wetenschapper Annett Klotzbach demonstreert de voordelen van het verbindingspistool.

Het HeatPressCool-integratieve proces HPCI

De verbinding van kunststoffen en metalen vormt een uitdaging, vanwege de verschillende fysieke eigenschappen van de twee materialen. Alle conventionele verbindingsopties, zoals lijmen of klinknagels hebben hun nadelen:lijmen hebben tijd nodig om uit te harden, wat de verdere verwerking vertraagt. Kunststoffen kunnen tijdens het klinken gemakkelijk beschadigd raken. Verder, zowel lijmen als klinken vereisen extra materialen die de productiekosten verhogen.

Het HeatPressCool-integratieve proces, ontwikkeld aan de Fraunhofer IWS Dresden, is geïntegreerd in het verbindingspistool en maakt een directe en nauwkeurige verbinding tussen metalen en kunststof componenten in een kwestie van seconden mogelijk. Tijdens dit proces, de twee materialen worden samengeperst en het metaal op het verbindingspunt wordt onderworpen aan gerichte inductieve warmte. Hierdoor smelt het thermoplastische materiaal gedeeltelijk, die op zijn beurt direct een stevige binding vormt met het metaal als het plastic stolt.

Stabielere verbinding door voorbehandeling van het metaal

De Fraunhofer IWS-onderzoekers behandelen het metaal voor met lasers om de hechting tussen metaal en kunststof te optimaliseren en verankeringsstructuren te creëren.

"Het bijzondere van dit proces is dat we met laserablatie relatief diep in het metaal boren, tot een diepte van honderd micrometer, waar het plastic kan binnendringen en vervolgens afkoelen, contract en vormen een veilige pasvorm in deze structuur. Dit genereert een zeer stabiele binding", zegt Annett Klotzbach.

Eenvoudige toepassing in beproefde systeemtechnologie

Om het verbindingspistool te integreren in de bestaande systeemtechnologie in productieprocessen, het biedt een modulaire structuur. Het kan, bijvoorbeeld, worden gemonteerd op een robotarm in plaats van een puntlaspistool. Het verbindingspistool kan overal worden toegepast waar metaal en kunststoffen nauwkeurig moeten worden verlijmd, bijvoorbeeld in de carrosseriebouw van voertuigen in de auto-industrie of voor roestvrijstalen panelen in koelkasten of vaatwassers.